真空計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

　　真空是一種不存在任何物質(zhì)的空間狀態(tài)，是一種物理現(xiàn)象。在“真空”中，聲音因?yàn)闆]有介質(zhì)而無法傳遞，但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。事實(shí)上，在真空技術(shù)里，真空系針對大氣而言，一特定空間內(nèi)部之部份物質(zhì)被排出，使其壓強(qiáng)小于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則我們通稱此空間為真空或真空狀態(tài)。1真空常用帕斯卡（Pascal）或托爾（Torr）做為壓力的單位。目前在自然環(huán)境里，只有外太空堪稱最接近真空的空間。真空計(jì)（Vacuum Gauge），又稱規(guī)，是測量真空度或氣壓的儀器。一般是利用不同氣壓下氣體的某種物理效應(yīng)的變化進(jìn)行氣壓的測量。在科研和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。

　　真空計(jì)是按照真空計(jì)測量原理所利用的不同的物理機(jī)制，可將主要的真空計(jì)分為三大類，分別是利用力學(xué)性能、利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和利用帶電粒子效應(yīng)的真空計(jì)。利用力學(xué)性能的真空計(jì)典型的有波爾登規(guī)（Bourdon）和薄膜電容規(guī)；利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的典型真空計(jì)有皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)和熱電偶規(guī)；利用帶電粒子效應(yīng)的典型真空計(jì)有熱陰極電離規(guī)和冷陰極電離規(guī)。

　　按真空度刻度方法分類

　?。?）絕對真空計(jì)：直接讀取氣體壓力，其壓力響應(yīng)（刻度）可通過自身幾何尺寸計(jì)算出來或由測力確定。絕對真空計(jì)對所有氣體都是準(zhǔn)確的且與氣體種類無關(guān)，屬于絕對真空計(jì)的有U型鎊壓力計(jì)、壓縮式真空計(jì)和熱輻射真空計(jì)等。

　?。?）相對真空計(jì)：由一些氣體壓力有函數(shù)關(guān)系的量來確定壓力，不能通過簡單的計(jì)算進(jìn)刻度，必須進(jìn)行校準(zhǔn)才能刻度。相對真空計(jì)一般由作為傳感器的真空計(jì)規(guī)管（或規(guī)頭）和用于控制、指示的測量器組成。讀數(shù)與氣體種類有關(guān)。相對真空計(jì)的種類很多，如熱傳導(dǎo)真空計(jì)和電離真空計(jì)等。

　　按真空計(jì)測量原理分類

　　直接測量真空計(jì)

　　這種真空計(jì)直接測量單位面積上的力，有：

　?。?）靜態(tài)液位真空計(jì)：利用U型管兩端液面差來測量壓力。

　?。?）彈性元件真空計(jì)：利用與真空相連的容器表面受到壓力的作用而產(chǎn)生彈性變形來測量壓力值的大小。

　　間接測量真空計(jì)

　　壓力為10-1Pa時(shí)，作用在1cm2表面上力只有10-5N，顯然測量這樣小的力是困難的。但可根據(jù)低壓下與氣體壓力有關(guān)的物理量的變化來間接測量壓力的變化。屬于這類的真空計(jì)有：

　　（1）壓縮式真空計(jì)：其原理是在U型管的基礎(chǔ)上再應(yīng)用波義耳定律，即將一定量待測壓力的氣體，經(jīng)過等溫壓縮使之壓力增加，以便用U型管真空計(jì)測量，然后用體積和壓力的關(guān)系計(jì)算被測壓力。

　　（2）熱傳導(dǎo)真空計(jì)：利用低壓下氣體熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)這一原理制成。常用的有電阻真空計(jì)和熱偶真空計(jì)。

　?。?）熱輻射真空計(jì)：利用低壓下氣體熱輻射與壓力有關(guān)原理。

　?。?）電離真空計(jì)：利用低壓下氣體分子被荷能粒子碰撞電離，產(chǎn)生的離子流隨電力變化的原理。如：熱陰極電離真空計(jì)、冷陰極電離真空計(jì)和放射性電離真空計(jì)等。

　?。?）放電管指示器：利用氣體放電情況和放電顏色與壓力有關(guān)的性質(zhì)判定真空度，一般僅能作為定性測量。

　?。?）粘滯真空計(jì)：利用低壓下氣體與容器壁的動(dòng)量交換即外摩擦原理。如振膜式真空計(jì)和磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)。

　?。?）場致顯微儀：以吸附和解吸時(shí)間與壓力關(guān)系計(jì)算壓力。

　?。?）分壓力真空計(jì)：利用質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行混合氣體分壓力測量。常用的有四極質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)和射頻質(zhì)譜